устройство защиты грузоподъемного крана с графическим дисплеем (варианты)

Формула изобретения

1. Устройство защиты грузоподъемного крана с графическим дисплеем, содержащее датчики, размещенные на кране и предназначенные для формирования сигналов, характеризующих нагрузку и/или пространственное положение его стрелы и/или грузозахватного органа, выходное устройство, графический дисплей с блоком памяти графической информации и процессор, связанный с упомянутыми датчиками, графическим дисплеем и с выходным устройством, по меньшей мере один выход которого подключен по меньшей мере к одному исполнительному устройству грузоподъемного крана, причем процессор выполнен с возможностью формирования и периодического обновления графической информации об условном изображении крана в блоке памяти в зависимости от выходных сигналов датчиков, записи в блок памяти информации о рабочей зоне крана, и воспроизведения этой зоны одновременно с условным изображением крана в динамике на экране графического дисплея, отличающееся тем, что процессор выполнен с возможностью периодического определения подлежащей записи в блок памяти информации о рабочей зоне крана в динамике из условия предотвращения перегрузки крана и столкновений с препятствиями.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что процессор выполнен с возможностью изменения рабочей зоны крана в зависимости от выходных сигналов датчика длины стрелы и/или положения противовеса.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что процессор выполнен с возможностью определения подлежащей записи в блок памяти информации о рабочей зоне крана с использованием сигналов, принятых по меньшей мере от одного устройства позиционирования, расположенного вне грузоподъемного крана на по меньшей мере одном подвижном или неподвижном объекте, или с использованием сигналов локатора обзора рабочей зоны крана.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что указанным объектом является другой грузоподъемный кран, или транспортное средство, или неподвижное препятствие, или человек.

5. Устройство защиты грузоподъемного крана с графическим дисплеем, содержащее датчики, размещенные на кране и предназначенные для формирования сигналов, характеризующих нагрузку и/или пространственное положение его стрелы и/или грузозахватного органа, выходное устройство, графический дисплей с блоком памяти графической информации и процессор, связанный с упомянутыми датчиками, графическим дисплеем и с выходным устройством, по меньшей мере один выход которого подключен по меньшей мере к одному исполнительному устройству грузоподъемного крана, причем процессор выполнен с возможностью формирования и периодического обновления графической информации об условном изображении крана в блоке памяти в зависимости от выходных сигналов датчиков, записи в блок памяти информации о рабочей зоне крана, и воспроизведения этой зоны одновременно с условным изображением крана в динамике на экране графического дисплея, отличающееся тем, что процессор выполнен с возможностью определения подлежащей записи в блок памяти информации о рабочей зоне крана с использованием сигналов, принятых по меньшей мере от одного устройства позиционирования, расположенного вне грузоподъемного крана на по меньшей мере одном подвижном или неподвижном объекте, или с использованием сигналов локатора обзора рабочей зоны крана.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что указанным объектом является другой грузоподъемный кран, или транспортное средство, или неподвижное препятствие, или человек.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в качестве устройства позиционирования используют приемник системы глобального спутникового позиционирования.

8. Устройство по п.5 или 7, отличающееся тем, что передача информации от устройства позиционирования в процессор осуществляется с использованием проводного или беспроводного интерфейса, в частности радиоканала, для чего устройство позиционирования и процессор оснащены соответственно передатчиком и приемником информации о пространственном положении объекта.

9. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит органы ручного ввода параметров рабочей зоны, соединенные с процессором, который выполнен с возможностью изменения рабочей зоны крана в зависимости от сигналов этих органов управления.

10. Устройство защиты грузоподъемного крана с графическим дисплеем, содержащее датчики, размещенные на кране и предназначенные для формирования сигналов, характеризующих нагрузку и/или пространственное положение его стрелы и/или грузозахватного органа, выходное устройство, графический дисплей с блоком памяти графической информации и процессор, связанный с упомянутыми датчиками, графическим дисплеем и с выходным устройством, по меньшей мере один выход которого подключен по меньшей мере к одному исполнительному устройству грузоподъемного крана, причем процессор выполнен с возможностью формирования и периодического обновления графической информации об условном изображении крана в блоке памяти в зависимости от выходных сигналов датчиков, записи в блок памяти информации о рабочей зоне крана, и воспроизведения этой зоны одновременно с условным изображением крана в динамике на экране графического дисплея, отличающееся тем, что процессор выполнен с возможностью переключения в режим настройки по команде крановщика и определения в этом режиме информации о рабочей зоне крана, подлежащей записи в блок памяти, путем определения положений наиболее удаленной точки стрелы и/или грузозахватного органа крана при их перемещении.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что процессор выполнен с возможностью определения положений наиболее удаленной точки стрелы и/или грузозахватного органа крана с использованием выходных сигналов датчиков пространственного положения стрелы и/или грузозахватного органа крана, или выходных сигналов приемника системы глобального спутникового позиционирования, расположенного на стреле.

12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит органы ручного ввода параметров рабочей зоны, соединенные с процессором, который выполнен с возможностью изменения рабочей зоны крана в зависимости от сигналов этих органов управления.

13. Устройство по одному из пп.10, 11 или 12, отличающееся тем, что процессор выполнен с возможностью определения подлежащей записи в блок памяти информации о рабочей зоне крана с использованием сигналов, принятых по меньшей мере от одного устройства позиционирования, расположенного вне грузоподъемного крана по меньшей мере на одном подвижном или неподвижном объекте, или с использованием сигналов локатора обзора рабочей зоны крана.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что указанным объектом является другой грузоподъемный кран, или транспортное средство, или неподвижное препятствие, или человек.

15. Устройство защиты грузоподъемного крана с графическим дисплеем, содержащее датчики, размещенные на кране и предназначенные для формирования сигналов, характеризующих нагрузку и/или пространственное положение его стрелы и/или грузозахватного органа, выходное устройство, графический дисплей с блоком памяти графической информации и процессор, связанный с упомянутыми датчиками, графическим дисплеем и с выходным устройством, по меньшей мере один выход которого подключен по меньшей мере к одному исполнительному устройству грузоподъемного крана, причем процессор выполнен с возможностью формирования и периодического обновления графической информации об условном изображении крана в блоке памяти в зависимости от выходных сигналов датчиков, записи в блок памяти информации о рабочей зоне крана, и воспроизведения этой зоны одновременно с условным изображением крана в динамике на экране графического дисплея, отличающееся тем, что графический дисплей снабжен сенсорным экраном, который выполнен с возможностью формирования сигналов при воздействии на него крановщика и соединен с процессором, который выполнен с возможностью формирования рабочей зоны грузоподъемного крана или установки режима его работы с использованием этих сигналов.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что процессор выполнен с возможностью установки режима работы стрелового оборудования и/или положения опор крана.

17. Устройство по п.15, отличающееся тем, что процессор выполнен с возможностью определения подлежащей записи в блок памяти информации о рабочей зоне крана с использованием сигналов, принятых по меньшей мере от одного устройства позиционирования, расположенного вне грузоподъемного крана на по меньшей мере одном подвижном или неподвижном объекте, или с использованием сигналов локатора обзора рабочей зоны крана.

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что указанным объектом является другой грузоподъемный кран, или транспортное средство, или неподвижное препятствие, или человек.

19. Устройство защиты грузоподъемного крана с графическим дисплеем, содержащее датчики, размещенные на кране и предназначенные для формирования сигналов, характеризующих нагрузку и/или пространственное положение его стрелы и/или грузозахватного органа, выходное устройство, графический дисплей с блоком памяти графической информации и процессор, связанный с упомянутыми датчиками, графическим дисплеем и с выходным устройством, по меньшей мере один выход которого подключен по меньшей мере к одному исполнительному устройству грузоподъемного крана, причем процессор выполнен с возможностью формирования и периодического обновления графической информации об условном изображении крана в блоке памяти в зависимости от выходных сигналов датчиков, записи в блок памяти информации о рабочей зоне крана, и воспроизведения этой зоны одновременно с условным изображением крана в динамике на экране графического дисплея, отличающееся тем, что дисплей и процессор выполнены с возможностью воспроизведения трехмерного условного изображения грузоподъемного крана и его рабочей зоны, информация о которой формируется процессором в зависимости от сигналов дополнительно введенных в устройство органов ручного ввода параметров рабочей зоны, или сигналов по меньшей мере одного устройства позиционирования, расположенного вне грузоподъемного крана на по меньшей мере одном подвижном или неподвижном объекте, или сигналов локатора обзора рабочей зоны крана.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что указанным объектом является другой грузоподъемный кран, или транспортное средство, или неподвижное препятствие, или человек.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам защиты грузоподъемных кранов, обладающих возможностью предоставлять крановщику информацию о безопасных режимах работы крана.

Известно устройство безопасности грузоподъемного крана, содержащее цифровой вычислительный блок и подключенные к нему датчики рабочих параметров крана, запоминающий блок, исполнительный блок и блок визуальной индикации, выполненный в виде жидкокристаллического семисегментного индикатора-дисплея, в частности типа ИЖЦ21-4/7 [1].

Его недостатком является низкая информативность отображения информации о работе крана, вызванная ограниченными возможностями семисегментного индикатора-дисплея, не позволяющего отображать графическую и текстовую информацию (за исключением небольшого количества букв, которые могут быть синтезированы с помощью 7-сегментного индикатора).

Наиболее близким к предложенному является устройство защиты грузоподъемного крана, содержащее датчики, размещенные на кране и предназначенные для формирования сигналов, характеризующих его нагрузку и пространственное положение стрелового оборудования, клавиатуру, выходное устройство, жидкокристаллический графический дисплей с блоком памяти графической информации и процессор, связанный с упомянутыми датчиками, клавиатурой, графическим дисплеем и с выходным устройством, соединенным с исполнительными устройствами крана. Процессор выполнен с возможностью формирования и периодического обновления графической информации об условном изображении крана в блоке памяти в зависимости от выходных сигналов датчиков, с возможностью определения по командам, поступающим с клавиатуры, и записи в блок памяти информации о рабочей зоне крана, а также воспроизведения на экране графического дисплея неподвижного изображения этой зоны одновременно с условным изображением крана в динамике [2].

В этом устройстве на графическом дисплее обеспечивается одновременное отображение движений крана и введенной крановщиком разрешенной зоны его работы, что обеспечивает повышение удобства работы крановщика.

Однако параметры рабочей зоны вводятся лишь крановщиком, а ее изображение на экране дисплея в динамических режимах работы крана остается неподвижным. Это не позволяет учесть иные (кроме введенных крановщиком) ограничения рабочей зоны, вызывает необходимость частого переключения режимов отображения информации на дисплее в процессе подъема и перемещения груза краном. Такие переключения отвлекают крановщика от контроля работы крана и, соответственно, снижают безопасность его работы.

Техническими результатами, на достижение которых направлено изобретение, являются:

- повышение безопасности работы крана за счет реализации дополнительных функций ограничения движений крана и уменьшения отвлечения крановщика от процесса контроля и управления рабочими операциями крана;

- повышение удобства работы крановщика на кране путем повышения информативности информации, отображаемой на дисплее, и упрощения ввода параметров рабочей зоны крана.

Указанные технические результаты в устройстве защиты грузоподъемного крана, содержащем датчики, размещенные на кране и предназначенные для формирования сигналов, характеризующих нагрузку и/или пространственное положение его стрелы и/или грузозахватного органа, выходное устройство, графический дисплей с блоком памяти графической информации и процессор, связанный с упомянутыми датчиками, графическим дисплеем и с выходным устройством, выходы которого подключены к исполнительным устройствам грузоподъемного крана, причем процессор выполнен с возможностью формирования и периодического обновления графической информации об условном изображении крана в блоке памяти в зависимости от выходных сигналов датчиков, записи в блок памяти информации о рабочей зоне крана, и воспроизведения изображения этой зоны одновременно с условным изображением крана в динамике на экране графического дисплея, достигаются тем, что в зависимости от вариантов реализации устройства:

- процессор выполнен с возможностью периодического определения подлежащей записи в блок памяти информации о рабочей зоне крана в динамике из условия предотвращения как перегрузки крана, так и его столкновений с препятствиями, в частности, в зависимости от выходных сигналов датчика длины стрелы и/или положения противовеса;

- процессор выполнен с возможностью определения информации о рабочей зоне крана с использованием сигналов, принятых от устройств позиционирования, расположенных вне грузоподъемного крана на подвижных или неподвижных объектах, или с использованием сигналов локатора обзора рабочей зоны крана;

- процессор выполнен с возможностью переключения в режим настройки по команде крановщика и определения в этом режиме информации о рабочей зоне крана, подлежащей записи в блок памяти, путем определения положений наиболее удаленной точки стрелы и/или грузозахватного органа крана с использованием выходных сигналов датчиков пространственного положения стрелы и/или грузозахватного органа крана или выходных сигналов приемника системы глобального спутникового позиционирования;

- графический дисплей снабжен сенсорным экраном, который выполнен с возможностью формирования сигналов при воздействии на него крановщика и соединен с процессором, который выполнен с возможностью формирования рабочей зоны грузоподъемного крана или установки режима его работы с использованием этих сигналов, включая, в частности, возможность установки режима работы стрелового оборудования и/или положения опор крана;

- дисплей и процессор выполнены с возможностью воспроизведения трехмерного условного изображения крана и/или его рабочей зоны.

Кроме того, для достижения указанных технических результатов, в любом варианте предложенного устройства возможны:

- применение органов ручного ввода параметров рабочей зоны, соединенных с процессором, который выполнен с возможностью изменения рабочей зоны крана в зависимости от сигналов этих органов управления;

- реализация процессора с возможностью определения рабочей зоны крана с использованием сигналов, принятых от устройств позиционирования, расположенных вне грузоподъемного крана на подвижных или неподвижных объектах, к которым относится, в частности, другой грузоподъемный кран, или транспортное средство, или неподвижное препятствие, или человек. В качестве устройства позиционирования может быть использован приемник системы глобального спутникового позиционирования, а передача информации от этого устройства в процессор может осуществляться с использованием проводного или беспроводного интерфейса, например, радиоканала, для чего устройство позиционирования и процессор оснащены соответственно передатчиком и приемником информации о пространственном положении объекта.

Благодаря указанным отличительным признакам, обеспечивается двухмерное или трехмерное отображение зоны допустимых положений стрелового оборудования крана с учетом как реализации координатной защиты крана, так и ограничения его максимальной нагрузки. Реализуется автоматическое изменение этой зоны при изменении параметров стрелового оборудования крана, в частности, длины его стрелы, а также при изменении окружающей обстановки. Обеспечивается автоматический ввод параметров рабочей зоны крана, отображаемой на дисплее, путем контроля перемещений стрелового оборудования крана, или путем воздействия крановщика на сенсорный дисплей, или на основании данных, полученных от локатора обзора рабочей зоны краны, или передаваемых с внешних объектов. К этим объектам относятся, в частности, другие краны, транспортные средства и люди, находящиеся в рабочей зоне крана и снабженные соответствующими устройствами позиционирования и передачи данных.

Эти отличительные признаки обеспечивают повышение безопасности работы крана и повышение удобства работы крановщика и, соответственно, находятся в прямой причинно-следственной связи с достижением этих технических результатов.

На фиг.1 в качестве примера приведена функциональная схема устройства защиты грузоподъемного крана с графическим дисплеем, на фиг.2 - пример воспроизведения информации о режимах работы и рабочей зоне крана на экране этого дисплея.

Устройство защиты грузоподъемного крана (фиг.1) содержит процессор 1, реализованный на основе микроконтроллера и подключенных к нему интерфейсных устройств, обеспечивающих согласование входов/выходов микроконтроллера с внешними линиями связи. К процессору подключены датчики рабочих параметров крана 2, размещенные на кране и предназначенные для формирования сигналов, характеризующих нагрузку и/или пространственное положение его стрелы и/или грузозахватного органа. К ним относятся, в частности, тензометрический датчик силы, установленный в канате стрелового или в грузового полиспаста, или тензометрические датчики давления, установленные в гидроцилиндре подъема стрелы, датчик угла наклона стрелы (микромеханический акселерометр/инклинометр), датчик угла азимута, датчик длины стрелы, выполненный в виде кабельного барабана с редуктором, концевые выключатели предельного подъема грузозахватного органа, положений органов управления гидравлической системы крана, положений опор и противовеса крана, датчик приближения к линии электропередачи и т.д. Конкретный состав датчиков 2 определяется в зависимости от установленных требований к устройству защиты и конструктивных особенностей грузоподъемного крана.

Датчики 2 могут иметь как аналоговые, в частности, токовые, так и цифровые выходы (в любой комбинации). В первом случае подключение датчиков 2 к процессору 1 осуществляется по отдельным проводам, а процессор 1 (его микроконтроллер или какая-либо интерфейсная схема) содержит АЦП, в общем случае многоканальный. Если датчики 2 выполнены с цифровыми выходами - с мультиплексным каналом обмена данными, то каждый датчик 2 содержит последовательно соединенный первичный преобразователь, АЦП, микроконтроллер (или микроконтроллер со встроенным АЦП) и контроллер, трансивер или драйвер мультиплексного канала обмена данными последовательного интерфейса LIN (Local Interconnect Network), J1850 (SAE), CAN (Controller Area Network), RS-485, USB и т.п. Аналогичный контроллер, трансивер или драйвер мультиплексного канала имеет и процессор 1. В этом случае датчики 2 подключаются параллельно к мультиплексному каналу обмена данными. К этому же каналу может быть подключено и выходное устройство 3, если передача в него сигналов управления исполнительными устройствами крана 4 также реализована по мультиплексному каналу.

Возможна также беспроводная передача данных от датчиков 2 в процессор 1 по радиоканалу какого-либо типа.

К процессору 1 дополнительно подключены органы управления 5, выполненные, например, в виде кнопок или переключателей, и графический матричный дисплей 6, преимущественно жидкокристаллический, с блоком памяти графической информации 7, отображаемой на дисплее. Дисплей 6 может иметь сенсорный экран, выходы которого непосредственно или через дополнительный контроллер сенсорного экрана соединены с входами процессора 1.

Устройство защиты может дополнительно содержать соединенные с процессором 1: устройство приема/передачи данных от какого-либо внешнего объекта (например, приемопередатчик радиоканала связи), устройство определения местоположения крана или его стрелы (например, приемник системы глобального спутникового позиционирования GPS), дополнительный блок памяти регистратора параметров, радиолокационное или ультразвуковое устройство обзора рабочей зоны крана, часы реального времени, дополнительные устройства звуковой и световой сигнализации и т.п. (на фиг.1 условно не показаны).

Выходное устройство 3 выполнено в виде набора силовых электронных ключей или электромагнитных реле с соответствующими драйверами. Это устройство 3 может быть также выполнено на основе микроконтроллера и подключенных к нему силовых электронных ключей или электромагнитных реле. В зависимости от варианта исполнения выходное устройство 3 своими входами или двунаправленными входами/выходами, подключено к процессору 1, соответственно, при помощи отдельных линий связи или мультиплексного канала обмена данными.

Выход (выходы) исполнительного устройства 3 подключен (подключены) к одному или к нескольким исполнительным устройствам 4 грузоподъемного крана, выполненным, например, в виде электрогидравлических клапанов или контакторов (пускателей), осуществляющих блокирование опасных перемещений механизмов крана.

Процессор 1, выходное устройство 3, органы управления 5, дисплей 6 с блоком памяти 7 и другие функциональные блоки (при их наличии) могут быть выполнены в виде единого электронного блока - блока индикации, блока обработки данных, центрального контролера системы безопасности и т.п. Возможна также многоблочная реализация устройства защиты, при которой, кроме датчиков 2, присутствует два и более электронных блока. Например, выходное устройство 3 может быть вынесено в отдельный блок (выходной блок, блок расширения, исполнительный контроллер системы безопасности и т.п.). При этом часть датчиков, например концевые выключатели, могут быть подключены к этому отдельному блоку.

Перед началом работы грузоподъемного крана устройство защиты (автоматически при первоначальном включении напряжения питания или помощи органов управления 5) переводится в режим настройки рабочего состояния крана. В этом режиме крановщиком при помощи органов управления 5 задаются и вводятся в микроконтроллер процессора 1 данные о режиме и параметрах работы крана и, соответственно, устройства защиты - тип использующегося стрелового оборудования (наличие и угол наклона гуська, кратность запасовки грузового полиспаста и т.п.), положение опор и т.д., если это необходимо для данной конструкции грузоподъемного крана. При вводе этих данных микроконтроллер процессора 1 формирует условные графические изображения элементов конструкции крана и записывает их блок памяти 7. Далее эти изображения отображаются на дисплее 6, позволяя крановщику контролировать правильность ввода данных (параметров).

Дополнительно крановщик при помощи органов управления 5 вводит в микроконтроллер процессора 1 параметры координатной защиты крана - ограничения зоны работы крана. Этими ограничениями могут быть, в частности, ограничения максимального значения вылета грузозахватного органа, высоты подъема стрелы, предельные углы поворота крановой установки влево и/или вправо и т.д. Ввод осуществляется, в частности, путем набора на клавиатуре 5 численных значений параметров пространственного положения стрелы или грузозахватного органа. Полученные данные также сохраняются в памяти микроконтроллера процессора 1 или в дополнительном блоке энергонезависимой памяти. Далее микроконтроллером процессора 1 по заранее установленному алгоритму на основании введенных параметров формируется зона работа крана в виде замкнутого пространства допустимых положений стрелового оборудования крана и записывается в блок памяти графической информации 7. Сформированная рабочая зона 8 (фиг.2, незаштрихованная зона) отображается на графическом дисплее 6.

В качестве примера на фиг.2 показаны введенные ограничения «поворот влево» 9, «поворот вправо» 10, «стена» 11 и «потолок» (максимальная высота Н_мах) 12 на линейном индикаторе высоты подъема стрелы 13. Стрела крана показана отрезком прямой 14, конечная точка (крест) которой показывает реальное положение грузозахватного органа на изображении рабочей зоны крана в плане. На этом же чертеже показано положение опор крана 15.

Другой способ ввода в устройство параметров координатной защиты (информации о рабочей зоне) заключается в переключении устройства в режим настройки координатной защиты по команде крановщика (при помощи одного из органов управления 5), перемещений стрелы и/или грузозахватного органа крана с охватом рабочей зоны крана, определения во время этих перемещений координат (положений) наиболее удаленной точки стрелы и/или грузозахватного органа крана путем соответствующей обработки выходных сигналов датчиков 2 или выходных сигналов расположенного на стреле приемника системы глобального спутникового позиционирования, их запоминания и последующего использования в качестве граничных значений рабочей зоны крана. В этом случае после выхода из режима настройки координатной защиты (по команде крановщика), микроконтроллер процессора 1 анализирует запомненную траекторию перемещения удаленной точки стрелы и/или грузозахватного органа крана и, на основании этого анализа, формирует рабочую зону крана и записывает соответствующую информацию в блок памяти 7 для последующего отображения на дисплее 6.

При вводе параметров координатной защиты, движение стрелового оборудования может быть заменено механическим воздействием крановщика на дисплей. В этом случае дисплей 6 снабжается сенсорным экраном, который передает в микроконтроллер процессора 1 координаты тех точек сенсорного экрана (дисплея), на которые воздействует крановщик. Эти координаты с определенным масштабом соответствуют координатам рабочей зоны крана.

Для удобства ввода параметров координатной защиты подобным образом, координаты точек сенсорного экрана, на которые воздействует крановщик, могут отображаться в цифровой форме на свободном поле дисплея, например, в виде значений вылета и угла азимута. Этим же способом можно осуществить настройку рабочего состояния крана - ввод параметров стрелового оборудования, положения опор крана и т.д.

Подобный способ ввода параметров удобен для крановщика - он поддерживает его естественное стремление изменить какую-либо настройку устройства путем прикосновения к изображению соответствующего условного изображения какого-либо узла или механизма крана или к изображению границы зоны его работы.

При использовании любого способа ввода параметров координатной защиты, эти параметры могут быть дополнительно скорректированы крановщиком по командам с органов управления 5. Причем, если одновременно используется несколько различных способов ввода параметров координатной защиты и они приводят к получению различных параметров границ рабочей зоны, микроконтроллер процессора 1 формирует наименьшую зону работы крана. Далее крановщик, при необходимости, проводит ее корректировку при помощи органов управления 5.

При работе крана процессор 1, работая по программе, предварительно записанной в памяти его микроконтроллера или в дополнительном блоке энергонезависимой памяти, по отдельным линиям связи или по мультиплексному каналу обмена данными получает от датчиков 2 текущие значения рабочих параметров крана. На основании этих данных, в соответствии с заранее записанным его памяти порядком (алгоритмом) обработки этих параметров, микроконтроллер процессора 1 вычисляет текущую нагрузку грузоподъемного крана и положение его стрелового оборудования. Вычисления производятся, например, с использованием математической модели грузоподъемного крана.

Допустимые режимы нагружения в виде грузовых характеристик крана хранятся в памяти микроконтроллера процессора 1 или в дополнительном блоке энергонезависимой памяти.

Микроконтроллер процессора 1 осуществляет сравнение фактического нагружения крана с предельно допустимым, а также сравнение фактического положения стрелового (грузоподъемного) оборудования с зоной допустимых положений стрелы и/или грузозахватного органа. Далее, в зависимости от результатов этих сравнений, от процессора 1 по отдельным проводам или по мультиплексному каналу обмена данными на выходное устройство 3 и, соответственно, на исполнительные устройства 4 передаются сигналы, блокирующие опасные движения крана. Благодаря этому обеспечивается защита крана от перегрузки и защита от столкновения стрелового оборудования с препятствиями (координатная защита).

Дополнительно на дисплее 6 отображаются основные параметры работы грузоподъемного крана - степень загрузки крана по грузовому моменту (М_з, %), текущее значение массы поднимаемого груза (Q, т), максимально допустимое значение массы поднимаемого при текущем значении вылета (Q_мах , т), вылет (R, м), высота подъема стрелы или грузозахватного органа (Н, м), максимально допустимая высота с учетом введенного ограничения (Н_мах, м), длина стрелы (L, м), угол наклона стрелы ( , град.) и угол азимута ( , град.), а также предупреждающие сообщения для крановщика 17 и режимы работы дисплея или устройства защиты в целом 18 (P1, P2 и т.д.).

Степень загрузки крана по грузовому моменту может дополнительно отображаться на линейном индикаторе 19.

Граница рабочей зоны крана 16, отображаемая на дисплее (фиг.2), соответствует максимально возможной загрузке крана по грузовому моменту (М_з=100%). Поэтому приближение грузозахватного органа (креста стрелы 14) к этой границе отражает приближение уровня нагрузки крана к максимально допустимому. В то же время приближение грузозахватного органа (креста стрелы 14) к линиям 9, 10 и 11 свидетельствует об опасном приближении стрелового оборудования крана к границе разрешенной зоны работы по координатной защите.

Благодаря этому крановщик, наблюдая приведенное на фиг.2 изображение, имеет возможность оценивать безопасность работы и заблаговременно выявлять приближение крана к опасным режимам работы как с точки зрения перегрузки, так и столкновений крана с препятствиями. При этом переключений режимов работы дисплея не требуется, что обеспечивает повышение удобства работы крановщика и позволяет избежать отвлечения его внимания от управления краном. Это приводит к повышению безопасности работы крана.

Граница рабочей зоны крана по максимальному значению его нагрузки (кривая 16) не остается постоянной, а изменяется в процессе работы крана. Например, изменение длины (телескопирование) стрелы приводит к изменению положения центра ее тяжести и, соответственно, к изменению максимальной грузоподъемности крана Q _мах при одном и том же значении вылета. В этом случае микроконтроллер процессора 1, после получения данных от датчика длины стрелы 2, осуществляет формирование нового графического изображения рабочей зоны крана (новой кривой 16). Соответствующая графическая информация записывается в блок памяти 7 и далее вместе с условным изображением крана (фиг.2, поз.14, 15) отображается на экране дисплея 6. То же самое происходит при изменении других параметров крана, влияющих на максимально допустимое значение грузового момента крана - при изменении положения противовеса, угла наклона гуська, положения опор и т.п.

В итоге, в динамических режимах работы крана осуществляется изменение не только схематичного изображения крана, включая положение и длину его стрелы, но и изображения рабочей зоны крана. Это повышает информативность отображения информации на дисплее.

При наличии технической возможности, аналогичным образом может осуществляться объемное отображение схематичного изображения крана и его рабочей зоны.

Для дальнейшего повышения удобства работы крановщика и безопасности работы крана в устройстве защиты может быть предусмотрена автоматическая установка или автоматическая коррекция (уменьшение) разрешенной рабочей зоны крана, отображаемой на дисплее 6, при наличии вблизи грузоподъемного крана каких-либо объектов, столкновение с которым недопустимо.

Для этого устройство защиты снабжается радиолокатором или ультразвуковым локатором, осуществляющим обзор (сканирование) рабочей зоны крана и выявляющим различные объекты в этой зоне. В этом случае микроконтроллер процессора 1, после анализа окружающего грузоподъемный кран пространства, формирует или корректирует границы разрешенной зоны работы крана с последующим выводом ее изображения на экран дисплея 6.

Другой подход к решению этой задачи заключается в оснащении крана (описываемого устройства защиты) и объектов, находящихся в рабочей зоне крана, устройствами позиционирования. Такими объектами могут быть, в частности, другие грузоподъемные краны, транспортные средства, неподвижные препятствия (здания, сооружения) и рабочие, находящиеся в рабочей зоне крана (на строительной площадке). В качестве устройства позиционирования удобно использовать приемники системы глобального спутникового позиционирования (GPS).

Передача информации от устройства позиционирования в процессор 1 осуществляется по кабелям или по беспроводному каналу связи. Соответственно, устройство защиты (процессор 1) и устройство позиционирования объекта оснащаются, соответственно, передатчиком и приемником информации о пространственном положении этого объекта.

При практической реализации устройства могут быть использованы различные технические средства и различные формы отображения информации на дисплеях, что не имеет принципиального значения. Независимо от этого реализация устройства защиты грузоподъемного крана в соответствии с предложенной формулой изобретения, обеспечивает повышение безопасности работы крана и удобства работы крановщика.

Источники информации

1. RU 2116240 С1, B66C 23/90, 27.07.1998 г.

2. RU 2093452 C1, B66C 13/18, 15/00, 23/88, 20.10.1997 г.